【技术实现步骤摘要】
具有实时校准比例因子的MEMS陀螺仪及其校准方法
本公开涉及一种具有实时校准比例因子的MEMS陀螺仪及其校准方法。
技术介绍
众所周知，由于微机电系统(MEMS)尺寸小、成本与消费者应用兼容以及可靠性日益提高，所以微机电系统(MEMS)以日益广泛的方式在各种应用中被使用。尤其是，诸如微集成陀螺仪和机电振荡器的惯性传感器被利用这种技术制造。这种类型的MEMS传感器总体上包括支撑体部和至少一个移动质量块，该至少一个移动质量块经由弹簧或“挠曲件”悬置在支撑体部上并且与支撑体部耦合。挠曲件被配置为允许移动质量块根据一个或多个自由度相对于支撑体部振荡。移动质量块总体上被电容性地耦合到支撑体部，并且与支撑体部形成具有可变电容的电容器。尤其是，由于作用在移动质量块上的力的作用，移动质量块相对于在支撑体部上的固定电极的移动修改了电容器的电容。基于电容变化来检测移动质量块相对于支撑体部的位移，并且基于检测到的位移来计算导致位移的外力。在MEMS传感器之中，陀螺仪具有复杂的机电结构，该机电结构通常包括相对于支撑体部移动的至少两个...
【技术保护点】
1.一种MEMS陀螺仪，包括：/n支撑结构；/n第一移动质量块，由所述支撑结构承载，并且被配置为在彼此垂直的第一驱动方向和第一感测方向上移动；/n第一驱动结构，耦合到所述第一移动质量块，并且被配置为以驱动频率驱动所述第一移动质量块在所述第一驱动方向上的移动；/n正交注入结构，耦合到所述第一移动质量块，并且被配置为选择性地生成所述第一移动质量块在周期的第一校准半周期中、在所述第一感测方向上的第一正交移动，并且选择性地生成所述第一移动质量块在所述周期的第二校准半周期中、在所述第一感测方向上的第二正交移动；以及/n第一移动感测结构，耦合到所述第一移动质量块，并且被配置为检测所述第...
【技术特征摘要】
20190620 IT 1020190000095821.一种MEMS陀螺仪，包括：
支撑结构；
第一移动质量块，由所述支撑结构承载，并且被配置为在彼此垂直的第一驱动方向和第一感测方向上移动；
第一驱动结构，耦合到所述第一移动质量块，并且被配置为以驱动频率驱动所述第一移动质量块在所述第一驱动方向上的移动；
正交注入结构，耦合到所述第一移动质量块，并且被配置为选择性地生成所述第一移动质量块在周期的第一校准半周期中、在所述第一感测方向上的第一正交移动，并且选择性地生成所述第一移动质量块在所述周期的第二校准半周期中、在所述第一感测方向上的第二正交移动；以及
第一移动感测结构，耦合到所述第一移动质量块，并且被配置为检测所述第一移动质量块在所述第一感测方向上的移动，所述移动感测结构被配置为供应感测信号，所述感测信号具有在第一值和第二值之间切换的幅度，所述第一值和所述第二值取决于由于外部角速度、以及所述第一正交移动和所述第二正交移动而导致的所述第一移动质量块的移动，所述感测信号的所述第一值和所述第二值旨在被减去并且与被储存的差异值进行比较，以供应关于比例因子变化的信息。
2.根据权利要求1所述的MEMS陀螺仪，其中：
偏置结构，被配置为偏置所述正交注入结构，所述偏置结构被耦合到所述正交注入结构，并且被配置为以在所述第一校准半周期中的静止值与在所述第二校准半周期中的正交注入值之间切换的电压来偏置所述正交注入结构。
3.根据权利要求2所述的MEMS陀螺仪，其中：
所述正交注入结构包括第一正交注入电极和第二正交注入电极，所述第一正交注入电极和所述第二正交注入电极耦合到所述第一移动质量块；
所述偏置结构被配置为向所述第一正交注入电极供应第一正交注入信号，并且向所述第二正交注入电极供应第二正交注入信号；以及
所述第一正交注入信号和所述第二正交注入信号分别具有第一值和第二值，所述第一正交注入信号和所述第二正交注入信号的所述第一值彼此相同，所述第一正交注入信号的所述第二值等于所述第一正交注入信号和所述第二正交注入信号的所述第一值按电压阶跃增加的值，并且所述第二正交注入信号的所述第二值等于所述第一正交注入信号和所述第二正交注入信号的所述第一值按所述电压阶跃减小的值。
4.根据权利要求3所述的MEMS陀螺仪，其中在所述第一移动质量块在所述第一驱动方向上的移动期间，所述第一正交注入电极和所述第二正交注入电极的面对面积随着所述第一移动质量块可变。
5.根据权利要求4所述的MEMS陀螺仪，其中：
所述第一移动质量块是在侧倾感测质量块和俯仰感测质量块之间选择的第一移动质量块；
所述第一正交注入电极在所述第一移动质量块下面延伸；以及
所述第一移动质量块具有第一正交注入开口，所述第一正交注入开口被配置为在所述第一驱动方向上的移动期间，相对于所述第一正交注入电极在两个不同的面对位置之间移动。
6.根据权利要求5所述的MEMS陀螺仪，还包括：
第二移动质量块，由所述支撑结构承载，并且被配置为在所述第一驱动方向和所述第一感测方向上移动；
第二驱动结构，耦合到所述第二移动质量块，并且被配置为以所述驱动频率驱动所述第二移动质量块在所述第一驱动方向上的移动；以及
第二移动感测结构，耦合到所述第二移动质量块，并且被配置为检测所述第二移动质量块在所述第一感测方向上的移动，其中：
所述第二正交注入电极在所述第二移动质量块下面延伸；以及
所述第二移动质量块具有第二正交注入开口，所述第二正交注入开口被配置为在所述第一驱动方向上的移动期间，相对于所述第二正交注入电极在两个不同的面对位置之间移动。
7.根据权利要求4所述的MEMS陀螺仪，其中：
所述第一移动质量块是移动偏航感测质量块；
所述第一移动质量块具有第一正交注入开口和第二正交注入开口；
所述第一正交注入电极在所述第一正交注入开口内从所述固定结构延伸，并且具有面对所述第一正交注入开口的表面，所述第一正交注入开口和所述第一正交注入电极中的一个形成第一正交注入元件，并且所述第一正交注入开口和所述第一正交注入电极中的另一个形成第二正交注入元件；
所述第一正交注入元件具有带有突出部分和凹入部分的第一壁，所述第一正交注入元件的所述突出部分和所述凹入部分被布置在距所述第二正交注入元件不同距离处；
所述第二正交注入电极在所述第二正交注入开口内从所述固定结构延伸，所述第二正交注入开口和所述第二正交注入电极中的一个形成第三正交注入元件，并且所述第二正交注入开口和所述第二正交注入电极中的另一个形成第四正交注入元件；
所述第三正交注入元件具有带有突出部分和凹入部分的第三壁，所述第三正交注入元件的所述突出部分和所述凹入部分被布置在距所述第四正交注入元件不同距离处；以及
在所述第一驱动方向上的移动期间，所述第一移动质量块被配置为在利用所述第一正交注入元件和所述第二正交注入元件的两个不同的面对条件之间移动，以及在利用所述第三正交注入元件和所述第四正交注入元件的两个不同的面对条件之间移动。
8.根据权利要求4所述的MEMS陀螺仪，还包括：
第二移动质量块，由所述支撑结构承载，并且被配置为在所述第一驱动方向和所述第一感测方向上移动；
第二驱动结构，耦合到所述第二移动质量块，并且被配置为以所述驱动频率驱动所述第二移动质量块在所述第一驱动方向上的移动；以及
第二移动感测结构，耦合到所述第二移动质量块，并且被配置为检测所述第一移动质量块在所述第一感测方向上的移动，其中：
所述第一移动质量块和所述第二移动质量块是偏航感测移动质量块；
所述第一移动质量块具有第一正交注入开口；
所述第二移动质量块具有第二正交注入开口；
所述第一正交注入电极在所述第一正交注入开口内从所述固定结构延伸，并且具有面对所述第一注入开口的表面，所述第一正交注入开口和所述第一正交注入电极中的一个形成第一正交注入元件，并且所述第一正交注入开口和所述第一正交注入电极中的另一个形成第二正交注入元件；
所述第二正交注入电极在所述第二正交注入开口内从所述固定结构延伸，所述第二正交注入开口和所述第二正交注入电极中的一个形成第三正交注入元件，并且所述第二正交注入开口和所述第二正交注入电极中的另一个形成第四正交注入元件；
所述第一正交注入元件具有带有突出部分和凹入部分的第一壁，所述第一正交注入元件的所述突出部分和所述凹入部分布置在距所述第二正交注入元件不同距离处；
所述第三正交注入元件具有带有突出部分和凹入部分的第三壁，所述第三正交注入元件的所述突出部分和所述凹入部分被布置在距所述第四正交注入元件不同距离处；以及
在所述第一驱动方向上的移动期间，所述第一移动质量块被配置为在利用所述第一正交注入元件和所述第二正交注入元件的两个不同的面对条件之间移动，并且所述第二移动质...
【专利技术属性】
技术研发人员：L·奎利诺尼，L·G·法罗尼，M·F·布鲁内托，
申请(专利权)人：意法半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：意大利;IT
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